大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法
【专利摘要】大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，它涉及一种中压转子冷却方法。本发明的目的是要解决汽轮机中压转子材料在高温易发生高温蠕变从而影响汽轮机的寿命和安全性的问题。方法：一、设置径向气封；二、设置叶根槽；三、设置冷却蒸汽气管；四、冷却：通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经冷气管、轴封、叶根槽和隔板汽封，冷却中压第一级动叶叶根、转子轮缘及静叶隔板，实现对中压转子的冷却。方法：一、设置径向气封；二、设置叶根槽；三、设置冷却蒸汽气管；四、冷却：通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经合缸轴封、冷气管、轴封、叶根槽和隔板汽封，冷却中压第一级动叶叶根、转子轮缘及静叶隔板，实现对中压转子的冷却。本发明用于冷却中压转子。
【专利说明】大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种中压转子冷却方法。
【背景技术】
[0002]为了提高发电厂的经济性和适应大机组发展的需要，汽轮机组的蒸汽初参数在不断提高。而大容量机组往往采用中间再热，中压转子承受离心力比高压转子大，中压进汽温度等于甚至高于主蒸汽，所以中压转子材料在高蒸汽参数下更易发生高温蠕变，不仅会降低转子的强度，同时会影响汽轮机的寿命和安全性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决汽轮机中压转子材料在高温易发生高温蠕变从而影响汽轮机的寿命和安全性的问题，而提供大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法。
[0004]大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，具体是按以下步骤完成:一、设置径向汽封:在动叶中间体与静叶隔板接触位置设置径向汽封；二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根与转子叶轮之间设置叶根槽，该叶根槽作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽管:在分缸中压外缸、分缸中压内缸和分缸中压进汽平衡环之间开设冷却蒸汽管，且冷却蒸汽管与冷却汽进口连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经冷却蒸汽管、轴封、叶根槽和隔板汽封，冷却中压第一级动叶叶根以及静叶隔板，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整轴封、径向汽封和隔板汽封的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
[0005]大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，缸具体是按以下步骤完成:一、设置径向汽封:在动叶中间体与静叶隔板接触位置设置径向汽封；二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根与转子叶轮之间设置叶根槽，该叶根槽作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽管:在合缸中压外缸、合缸中压内缸和合缸中压进汽平衡环之间开设冷却蒸汽管，且冷却蒸汽管与冷却汽进口连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经合缸轴封、冷却蒸汽管、轴封、叶根槽和隔板汽封，冷却中压第一级动叶叶根以及静叶隔板，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整合缸轴封、轴封、径向汽封和隔板汽封的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
[0006]本发明优点:一、本发明采用低温蒸汽冷却中压转子，解决了高参数再热汽轮机中压转子冷却问题，在不改变材料的前提下提高转子强度等级，或在相同蒸汽参数下采用低成本材料；二、本发明以一维热力分析为基础，采用全三维流固耦合，考虑蒸汽流动、叶片和转子，比较真实的模拟了再热汽轮机中压前两级流动、温度和应力分布，综合考虑冷却带来的热应力以及材料强度等级的提高，确定了最佳方案；三、本发明已成功应用在600丽、IOOOMW等级机组上。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1冷却构件结构示意图；
[0008]图2分缸冷却构件结构示意图；
[0009]图3合缸冷却构件结构示意图；
[0010]图4冷却蒸汽通道在底部的叶根槽局部放大示意图；
[0011]图5冷却蒸汽通道在侧部的叶根槽局部放大示意图。
【具体实施方式】
[0012]【具体实施方式】一:结合图1、图2、图4和图5所示，本实施方式是大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，具体是按以下步骤完成:一、设置径向汽封:在动叶中间体I与静叶隔板2接触位置设置径向汽封3 ;二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根4与转子叶轮5之间设置叶根槽6，该叶根槽6作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽管:在分缸中压外缸
7、分缸中压内缸14和分缸中压进汽平衡环8之间开设冷却蒸汽管9，且冷却蒸汽管9与冷却汽进口 10连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经冷却蒸汽管9、轴封11、叶根槽6和隔板汽封12，冷却中压第一级动叶叶根4以及静叶隔板2，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封3控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整轴封11、径向汽封3和隔板汽封12的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
[0013]图1是冷却构件结构示意图，图中I为动叶中间体，2为静叶隔板，3为径向汽封，4为中压第一级动叶叶根，5为转子叶轮,6为叶根冷却槽,10为冷却汽进口，11为轴封,12为隔板汽封。
[0014]图2分缸冷却构件结构示意图；图中7为分缸中压外缸，8为分缸中压进汽平衡环，9为冷却蒸汽管，10为冷却汽进口，11为轴封,12为隔板汽封,14为分缸中压内缸。
[0015]图4冷却蒸汽通道在底部的叶根槽局部放大示意图；图中I为动叶中间体，4为动叶叶根，5为转子叶轮，6为叶根槽。
[0016]图5冷却蒸汽通道在侧部的叶根槽局部放大示意图；图中I为动叶中间体，4为动叶叶根，5为转子叶轮，6为叶根槽。
[0017]本实施方式所述的大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法适用于高中压缸为分缸形式的大容量再热汽轮机的中压转子。
[0018]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:步骤四中所述的冷却蒸汽为高压末级的低温蒸汽或高压排汽部分的低温蒸汽，温度为450°C?500°C。其他与【具体实施方式】一相同。
[0019]【具体实施方式】三:结合图1、图3、图4和图5所示，本实施方式是大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，具体是按以下步骤完成:一、设置径向汽封:在动叶中间体I与静叶隔板2接触位置设置径向汽封3 ;二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根4与转子叶轮5之间设置叶根槽6，该叶根槽6作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽气管:在合缸中压外缸
16、合缸中压内缸17和合缸中压进汽平衡环15之间开设冷却蒸汽管9，且冷却蒸汽管9与冷却汽进口 10连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经合缸轴封13、冷却蒸汽管
9、轴封11、叶根槽6和隔板汽封12，冷却中压第一级动叶叶根4以及静叶隔板2，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封3控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整合缸轴封13、轴封11、径向汽封3和隔板汽封12的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
[0020]图3合缸冷却构件结构示意图；图中9为冷却蒸汽管，11为轴封，12为隔板汽封，13为合缸轴封，15为合缸中压进汽平衡环，16为合缸中压外缸，17为合缸中压内缸。
[0021]本实施方式所述的大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法适用于高中压缸为合缸形式大容量再热汽轮机的中压转子。
[0022]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:步骤四中所述的冷却蒸汽为高压调节级漏汽的低温蒸汽和高压末级的低温蒸汽相混合得到的低温蒸汽，或高压调节级漏汽的低温蒸汽和高压排汽部分的低温蒸汽相混合得到的低温蒸汽，温度为450°C?500°C。其他与【具体实施方式】三相同。
[0023]采用下述试验验证本发明效果:
[0024]试验一:大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，具体是按以下步骤完成:一、设置径向气封:在动叶中间体I与静叶隔板2接触位置设置径向汽封3 ;二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根4与转子叶轮5之间设置叶根槽6，该叶根槽6作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽气管:在分缸中压外缸7、分缸中压内缸14和分缸中压进汽平衡环8之间开设冷却蒸汽管9，且冷却蒸汽管9与冷却汽进口 10连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经冷却蒸汽管9、轴封11、叶根槽6和隔板汽封12，冷却中压第一级动叶叶根4以及静叶隔板2，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封3控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整轴封11、径向汽封3和隔板汽封12的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
[0025]本实施方式所述的大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法适用于高中压缸为分缸形式的大容量再热汽轮机的中压转子。
[0026]步骤四中所述的冷却蒸汽为高压末级的低温蒸汽或高压排汽部分的低温蒸汽，温度为 450°C?500°C。
[0027]通过采用有效的转子冷却方式，在合理应用现有材料的情况下，采用较高的进汽参数，从而获得较高的汽轮机热效率，提高能源的利用率，减少温室气体的排放量，解决了汽轮机中压转子材料在高温易发生高温蠕变从而影响汽轮机的寿命和安全性的问题，实验验证取得了良好效果。
[0028]试验二:大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，具体是按以下步骤完成:一、设置径向汽封:在动叶中间体I与静叶隔板2接触位置设置径向汽封3 ;二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根4与转子叶轮5之间设置叶根槽6，该叶根槽6作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽管:在合缸中压外缸16、合缸中压内缸17和合缸中压进汽平衡环15之间开设冷却蒸汽管9，且冷却蒸汽管9与冷却汽进口 10连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经合缸轴封13、冷却蒸汽管9、轴封11、叶根槽6和隔板汽封12，冷却中压第一级动叶叶根4以及静叶隔板2，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封3控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整合缸轴封13、轴封11、径向汽封3和隔板汽封12的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
[0029]本实施方式所述的大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法适用于高中压缸为合缸形式大容量再热汽轮机的中压转子。
[0030]步骤四中所述的冷却蒸汽为高压调节级漏汽的低温蒸汽和高压末级的低温蒸汽相混合得到的低温蒸汽，或高压调节级漏汽的低温蒸汽和高压排汽部分的低温蒸汽相混合得到的低温蒸汽，温度为450°C?500°C。
[0031]通过采用有效的转子冷却方式，在合理应用现有材料的情况下，采用较高的进汽参数，从而获得较高的汽轮机热效率，提高能源的利用率，减少温室气体的排放量，解决了汽轮机中压转子材料在高温易发生高温蠕变从而影响汽轮机的寿命和安全性的问题，实验验证取得了良好效果。
【权利要求】
1.大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，其特征在于大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法是按以下步骤完成:一、设置径向汽封:在动叶中间体(I)与静叶隔板(2)接触位置设置径向汽封(3) ;二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根(4)与转子叶轮(5)之间设置叶根槽出)，该叶根槽(6)作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽气管:在分缸中压外缸(7)、分缸中压内缸(14)和分缸中压进汽平衡环(8)之间开设冷却蒸汽管(9)，且冷却蒸汽管(9)与冷却汽进口(10)连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经冷却蒸汽管(9)、轴封(11)、叶根槽(6)和隔板汽封(12)，冷却中压第一级动叶叶根(4)以及静叶隔板(2)，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封(3)控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整轴封(11)、径向汽封⑶和隔板汽封(12)的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
2.根据权利要求1所述的大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，其特征在于步骤四中所述的冷却蒸汽为高压末级的低温蒸汽或高压排汽部分的低温蒸汽，温度为450°C?500。。。
3.大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，其特征在于大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法是按以下步骤完成:一、设置径向汽封:在动叶中间体(I)与静叶隔板(2)接触位置设置径向汽封(3) ;二:设置叶根槽:中压第一级动叶叶根(4)与转子叶轮(5)之间设置叶根槽出)，该叶根槽(6)作为冷却蒸汽通道；三、设置冷却蒸汽汽管:在合缸中压外缸(16)、中压内缸(17)和中压进汽平衡环(15)之间开设冷却蒸汽管(9)，且冷却蒸汽管(9)与冷却汽进口(10)连通；四、冷却:通入冷却蒸汽，冷却蒸汽依次流经合缸轴封(13)、冷汽管(9)、轴封(11)、叶根槽(6)和隔板汽封(12)，冷却中压第一级动叶叶根(4)以及静叶隔板(2)，这样转子表面被冷却蒸汽覆盖，高温再热蒸汽不会直接接触转子，起到了冷却中压转子的作用，通过设置径向汽封(3)控制冷却蒸汽对高温再热蒸汽的影响，通过调整合缸轴封(13)、轴封(11)、径向汽封⑶和隔板汽封(12)的汽封间隙，达到控制冷却蒸汽流量，进而达到控制转子表面温度的目的，最终实现对大容量再热汽轮机的中压转子的冷却。
4.根据权利要求3所述的大容量再热汽轮机的中压转子冷却方法，其特征在于步骤四中所述的冷却蒸汽为高压调节级漏汽的低温蒸汽和高压末级的低温蒸汽相混合得到的低温蒸汽，或高压调节级漏汽的低温蒸汽和高压排汽部分的低温蒸汽相混合得到的低温蒸汽，温度为450°C?500°C。
【文档编号】F01D5/08GK103883360SQ201410116804
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】张秋鸿, 杨明, 刘云锋, 翁振宇, 周佳惠, 李庆, 管继伟, 刘长春, 张宇 申请人:哈尔滨汽轮机厂有限责任公司